大自然的奥秘
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第3章 寻找大气污染的元凶(2)

酸雨会对环境带来广泛的危害,造成巨大的经济损失,比如:腐蚀建筑物和工业设备;破坏露天的文物古迹;损坏植物叶面,导致森林死亡;使湖泊中的鱼虾死亡;破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡;饮用酸化物造成的地下水,对人体有害。

总之,酸雨能对整个生态环境进行全面侵袭,对人体健康更是有着直接或间接的危害,一方面,人体耐酸能力高于耐碱能力,如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不带手套,手就会变得粗糙,皮革工人,经常接触碱液,也有类似情况出现,但眼角膜和呼吸道年末对酸类物质却十分敏感,酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用,可导致红眼病和支气管炎的发生,也可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面,农田土壤酸化,使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等再溶出,继而为粮食、蔬菜吸收和富集,人类摄取后,很容易就会中毒、生病,这是酸雨对人体健康的间接影响。

由此可见,酸雨主要通过三种方式对人类的健康产生影响:一是经皮肤沉积而吸收,对人体造成直接伤害;二是经呼吸道吸入硫和氮的氧化物,引起急性和慢性呼吸道疾病;三是来自地球表面微量金属的毒性作用。酸雨对人类健康具有可怕的潜在危害,但通常情况下却不为人们所重视。酸雨,真可谓游荡在天空中的“死神”。

减少酸雨主要的主要措施是:减少烧煤排放的二氧化硫和汽车排放的氮氧化物;工厂应采用烟气脱硫装置、提高煤炭燃烧的利用率。我们可以采取以下日常措施来减少酸雨的发生:用煤气或天然气代替烧煤;处处节约用电(大部分的电厂是燃煤发电);支持公共交通(减少车辆就可以减少汽车尾气排放);购买包装简单的商品(生产豪华包装要消耗不少电能,而对消费者来说包装并没有任何实用价值);支持废物回收再生(废物再生可以大量节省电能和少烧煤炭)。

漫步在绵绵细雨之中,实在是一件很浪漫的事,雨本本来是可以让污浊的世界变得干净、清爽、纯真而透明的天上之水,但人类活动却使它成为了游荡在天空中的“死神”,这份沉重也应该由人类本身来承担,希望通过努力,在不久的将来可以恢复它的本来面目,滋养世间万物。

二氧化碳正在人间肆虐

现在随着二氧化碳的增多,地球上的气温也越来越高。因为二氧化碳具有保温的作用,所以会使温度升高。自1975年工业革命以来,地球表面的平均温度已经上升了0.9华氏度,照这样下去,预计到21世纪中叶,全球气温将升高1.5~4.5℃。

此外,海平面的升高,也是二氧化碳增多造成的。近100年,海平面已上升14厘米,预计到21世纪中叶,海平面将会上升25~140厘米。海平面的上升,亚马逊雨林将会消失,两极海洋的冰块也将融化。这些变化对野生动物而言无疑是灭顶之灾。

早在1896年科学家就已经发现,燃烧煤所产生的二氧化碳会升高地球表面的温度。1979年在日内瓦召开的“世界气象大会”上也曾讨论过大气中二氧化碳对气候的影响。如今已被言中,全球气温变暖,致使生态平稳遭到破坏,诱发人体罹患各种疾病。人们称之为“温室效应”。究其根源,正是人们在从事科研发展、工业生产以及日常生活中,燃烧排出的大量废气二氧化碳进入大气层,从而形成了“温室效应”。这就极大地损害了人类正常生存的自然环境。

由于人类大量使用矿物燃料,全球每年排放到大气中的二氧化碳达50亿吨,其中约10亿吨被森林吸收,15亿吨被海洋吸收,余下的25亿吨留在大气层中产生“温室效应”。

根据加州斯坦福大学一项计算机模型的研究成果,二氧化碳使气温每升高1摄氏度,全世界就将有约21,000人因此丧生。

这项即将发布于《地球物理学研究杂志》的报告还指出:在美国,因空气污染引发的非癌症性疾病将导致1,000余人丧生,另外还将有20~30起癌症引发的死亡。

斯坦福大学工程学教授马克·雅各布森称,气候变化对健康产生的影响将使重污染区域深受其害。雅各布森作为该模型的开发者,参与了报告的撰写。

他说:“基本上,由于二氧化碳引起的气候变化,人们吸入了大量有害化学物质,两者间的关联是确定的。因此下一步要做的就是减少二氧化碳排放。”

二氧化碳使气温比地表温度上升的更快。研究发现,污染物趋向于在原地停留,并且不易扩散。空气中二氧化碳含量的增加还将导致臭氧含量上升。臭氧可引发呼吸及心血管类疾病。

雅各布森称:“二氧化碳是一种腐蚀性气体,它可腐蚀橡胶和雕塑,还可使轮胎爆裂。可想而知,高浓度的二氧化碳将对人类的肺产生怎样的伤害。”

当然,我们也要看到事物的另一面。二氧化碳还是一种奇特的肥料——气肥。目前开发的气体肥料主要是二氧化碳,因为二氧化碳是植物进行光合作用必不可少的原料。在一定范围内。二氧化碳的浓度越高,植物的光合作用也越强,因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里,利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究,他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用,效果最显著。在这两个时期中,如果每周喷射两次二氧化碳气体,喷上4~5次后,蔬菜可增产90%,水稻增产70%,大豆增产60%,高粱甚至可以增产200%。

因此,我们应该在控制二氧化碳排放的基础上,着手研究如何将二氧化碳变废为宝,让它为我们的日常生活带来更多的便利。

为二氧化碳寻找最好的归宿

二氧化碳是破坏环境的一大杀手,排放量不断增多的二氧化碳不仅使全球气温升高,而且导致气候变化异常。尽管科学家已做出了种种努力,力求减少二氧化碳排入大气中的数量,但迄今仍收效甚微。人类活动不可避免地会产生出大量的二氧化碳,若不将其排入大气,那么这些气体的归宿在哪里?现如今有了答案:

美国能源部称,今后20年,美国消耗煤炭、石油和天然气的数量将增加40%。如何处理不断增加的二氧化碳气体遂成为美国能源部苦思冥想的难题。他们设想将发电厂或大型企业排放的废气收集起来集中处理,设法将其埋入深海或地下。正当美国和其他国家研究如何处理二氧化碳的技术时,挪威国家石油公司开发出一种可以将二氧化碳注入深海的技术,成功地将公司每年回收的2800吨二氧化碳随海水注入约800米深的砂石岩中,每年可为公司节省可观的环保税。但据该公司称,尽管将这些二氧化碳注入海底存放的成本并不比环保税便宜,但是这种方法对环境有利。

2800吨二氧化碳相当于1600辆中型卡车从里斯本到伊斯坦布尔往返所产生的废气。也就是说,从挪威和苏格兰之间的斯来普油田每年所排放的二氧化碳就有这么多,挪威石油公司必须将其分离并处理掉后,公司的天然气才允许上市销售。挪威石油公司采用的是一条4公里长的管道,每年将2800吨二氧化碳泵入海底的砂石岩中,二氧化碳可以溶于岩石上的海水中。据挪威石油公司测算,该海域可以存贮约6千亿吨二氧化碳。目前,人们正计划在北冰洋的巴伦支海也建造一个类似的二氧化碳存贮区。

海底和地下存贮二氧化碳是一个新的技术,除上述地带外,德国的地下也能存贮二氧化碳。据德国汉诺威联邦地质矿产署戈林博士称,德国首先考虑的是采用开采过的废油井和废气井及地下水层。在这些地区的地下岩石有微孔,可以吸收二氧化碳,但深度应当是在1000米以下,最理想的深度为1200米至1500米之间,该深度的压力可使二氧化碳液化,缩小了占据的空间。但是,德国迄今还没有将二氧化碳存贮纳入计划,目前还只是处于研究探索阶段,例如德国亚琛大学的研究人员正在研究能否将二氧化碳存贮点密封起来,要做到这一点,密封盖需要有数百米的厚度。研究人员将存贮岩石切割成硬币大小的块,然后将这些小石块置入温度和压力与存贮点相似的容器,从容器的一端注入二氧化碳,然后根据岩石的吸附情况计算出存贮量,同时根据二氧化碳透过岩石的速度推算出存贮时间。

科学家称,掩埋二氧化碳也应当向掩埋核废料那样,至少保证100万年不泄漏。其实,二氧化碳的存贮也像天然气油田那样,一般来说,天然气在地下已经埋藏数百万年,如不开采,永远会埋在地下。因此,人工注入的二氧化碳气体同样也可以在地下岩石微孔中埋藏几百万年。

从理论上说,人工将二氧化碳注入海底或地下对环保有利。但是,二氧化碳注入海底并非那么容易。德国波茨坦环境研究所的海尔德称,太平洋是一个不密封的存贮区。因此存贮时间不会持续过长。将来,这种方法可能会使海水变酸,殃及海底微生物。理想的方案是将可分解的硼矿物质与二氧化碳一道注入,以防止海水变酸。

要让二氧化碳与矿物质结合到一起,需要有大量的岩石。目前,一座热力发电站每天需要消耗35000吨硅酸盐石,以让硅酸盐石变成碳酸盐结石和石英。目前,科学家正在寻找更好的、对环境有利的方法。

路透社2009年3月有篇报道称,美国东西海岸盛产的某些岩石未来可能在经处理后,可以用于吸附二氧化碳,缓解全球气候变化过程。

哥伦比亚大学地球科学研究所和美国地质调查局的科学家们共同进行了此项研究,研究带头人Sam Krevor说:“某天它们将成为对抗全球变暖不可思议的利器。”

科学家们很早就知道,岩石可天然吸附二氧化碳,经历数千年时间,气体被附着在岩石矿物成分上,与其它物质作用形成碳酸盐等固态物质。岩石表面经过风化及自然循环的过程中,可以不断吸收空气中的二氧化碳。

目前仍需进一步研究其可行性,不过一旦此法可行,那么对新兴的二氧化碳掩埋行业的需求就会有所降低。

什么是“温室效应”

“温室效应”又称“大气保温效应”、“花房效应”。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故被称为“温室效应”。

温室有两个特点:温度较室外高,不散热。生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室,是让太阳光能够直接照射进温室,加热室内空气,而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提供有利于植物快速生长的条件。

如果大气不存在这种效应,那么地表温度将会下降约3度或更多。反之,若温室效应不断加强,全球温度也必将逐年持续升高。自1975年工业革命以来,地球表面的平均温度已经上升了0.9华氏度,由温室效应导致的全球变暖已成为了世人关注的焦点问题。

简而言之,“温室效应”是由环境污染引起的地球表面增热的现象,它至少会带来以下几种严重恶果:海平面上升;气候反常,海洋风暴增多;地球上的病虫害和传染疾病增加;土地干旱,沙漠化面积增大。

温室效应会给人类带来十分严重的危害。首先自然生态将随之发生重大变化。荒漠将扩大,土地侵蚀加重,森林退向极地,旱涝灾害严重,雨量将增加7~11%;温带冬天更湿,夏天更旱;热带也将变得更湿,干热的亚热带变得更干旱,迫使原有水利工程重新调整。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。

此外,沿海地区将受到严重威胁。有科学家认为,由于气温升高,引起海水体积膨胀,海平面可能升高0.2~1.4米。目前全世界有1/3的人口生活在沿海,沿海又是工农业非常发达的地方,海平面升高会淹没许多城市和港口。地球变暖已引起全世界人们的关注。

温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。因此,二氧化碳也被称为温室气体。因此,必须有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

人类活动和大自然还排放其他温室气体,它们是:氯氟烃、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林,尤其是热带雨林。

虽然迄今为止,我们无法提出有效的解决对策,但是退而求其次,至少应该想尽办法努力抑制二氧化碳排放量的增长,不可听天由命任凭发展。

为减少大气中过多的二氧化碳,一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤),少开汽车;地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林,尤其是热带雨林。所以,另一方面我们要保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林,减少使用一次性方便木筷,节约纸张(造纸用木材),不践踏草坪等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。